Modeling and Optimization of a Crude Distillation Unit: a case Study for Undergraduate Students

Stabilization Column Analysis
As shown in Table 3, the column has 3 degrees of freedom, which
is why in addition to the product quality specifications for C3-C4
and Stab-LSR, another variable must be specified in order to have
a completely specified system.
OPTIMIZATION PROBLEM FORMULATION
The large number of variables involved in the operation of the
crude unit allows the establishment of a great variety of conditions
for operation, which results in different amounts and qualities of
the products. Despite the design restrictions and the specifications
of the products, there are a series of parameters that may be varied
in order to obtain desired effects in the production; this allows a
Table 3 Degrees of Freedom of the Stabilization Column
Variable
Degrees of freedom
Known values
Feed flows per component
46
46
Feed enthalpies
1
1
Feed locations
1
1
Number of stages of the column
1
1
Column pressure
1
1
Side products flows
0
0
Location of side products
0
0
Reflux
1
0
Heater duty
1
0
Condenser duty
1
0
Total
53
50
greater benefit in the operation of the distillation unit and the raw
materials [13].
Objective Function
Since motor gasoline is one of the most sought after petroleum
products on the market, and taking into account the fact that sta-
bilized gasoline (Stab-LSR) is one of its main components, the
maximization of the stabilized gasoline (Stab.LSR) flow is pro-
posed as the objective function. The main reason for choosing
this objective function is the simplicity that it implies to the result
analysis.
Optimization Constrains
Optimization is subject to two sets of constrains: model equations
(MESH equations) and product specifications (see the Product
Specifications Section). The column configuration and the con-
ditions for feed crude are considered constant, which allows a
comparison of the effect of optimization on the same base.